日本科学家运用光敏蛋白实现远程控制蠕虫的运动

来源：cnBeta 　2022-11-29 16:40:25

【资料图】

日本的科学家们展示了一项技术，实现了远程控制蠕虫的运动，通过将光敏蛋白植入生物体内，该团队能够使它们在绿光下移动蠕虫，并在紫外线下停止。生物体需要能够对其环境中的不同刺激做出反应，如光或化学品，这有助于它们寻找食物和避免危险。侵入这种感觉系统可以让我们创造出遥控的"电子动物"--例如，蟑螂可以通过电刺激它们的触角来引导它们，这样它们就会本能地转身离开一个感知到的障碍物。

在这项新的研究中，大阪市立大学的科学家们使用了被称为"眼蛋白"的蛋白质作为触发器。这些蛋白质对不同波长的光敏感，并通过发出信号来响应，这些信号可以触发它们所连接的其他神经回路，这一领域被称为光神经学，此前关于视蛋白的工作表明，它们可以被用来恢复失明小鼠的视力，或者通过对光的反应来调控疼痛。

在这种情况下，研究小组用它们来直接控制秀丽隐杆线虫的运动，这是实验室研究中常用的一种小虫子，它的神经结构仅有300余个细胞，控制起来较为简单。两种眼蛋白被植入这些蠕虫体内，其中一种源自蚊子，它被放置在感觉细胞中，使这些生物在受到刺激时扭动身体，这里的刺激是指光线。第二种蛋白来自灯鱼，对紫外线敏感，被植入蠕虫的运动神经元中。

这意味着蠕虫在接触绿光时将开始移动，而在紫外线下将完全停止。研究小组对该技术进行了测试，并发现它可以一次又一次地工作，这表明蛋白质并没有因为反复暴露而被破坏。

该技术可用于创建基于光的神经信号系统，在不同颜色的光线下执行不同的功能。该研究的主要作者Mitsumasa Koyanagi教授说："我们使用的蚊子和灯鱼的视蛋白都是G蛋白偶联受体（GPCR）家族的成员--这些受体用于感知各种刺激，包括嗅觉、味觉、激素和神经递质--表明这个使用光的系统可以用来操纵各种GPCR和它们随后的细胞内信号传导和生理反应。"

目前还不清楚这项研究到底能带来什么应用，但该团队表示，这是生物学上的一个突破，并最终可能带来新的药物发现。

该研究发表在PNAS杂志上。

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